鋰離子電池用負極片及制備方法及鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，公開了一種鋰離子電池用負極片及制備方法及鋰離子電池。該負極片包括：金屬集流體，在所述金屬集流體的表面涂覆有碳層，在所述石墨層的表面還涂覆有次釩酸鋰層。應(yīng)用該負極片有利于避免隔膜穿刺，降低鋰離子電池的內(nèi)部短路幾率。
【專利說明】鋰離子電池用負極片及制備方法及鋰離子電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池用負極片及制備方法及鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰二次電池是一種新型的化學(xué)電源，主要由正極、電池隔離膜、負極、電解液以及外殼等部分組成。鋰離子電池工作時，鋰離子能夠在正極活性物質(zhì)和負極活性物質(zhì)之間嵌入和脫嵌。
[0003]鋰二次電池由于具有工作電壓高、比能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)以及環(huán)境污染小等優(yōu)點，在通訊設(shè)備、移動電子設(shè)備、電動工具、電動玩具以及航空模型上得到迅速應(yīng)用普及。近年來，動力型鋰二次電池逐步在大型儲能設(shè)施、電動自行車、電動摩托車甚至電動汽車上得以應(yīng)用。
[0004]隨著鋰離子電池在電動汽車、儲能領(lǐng)域應(yīng)用的展開，人們對電池的循環(huán)性能提出了更高的要求，通常要求電池的循環(huán)壽命在2000次以上。
[0005]而在鋰離子電池在循環(huán)過程中，電極材料會與電解液在固液相界面上發(fā)生反應(yīng)，形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層(Pass1-ratingfilm)。這種鈍化膜是一種界面層，具有固體電解質(zhì)的特點，是電子絕緣體，卻是鋰離子Li+的優(yōu)良導(dǎo)體，鋰離子Li+該鈍化層自由的嵌入和脫出，因此這層鈍化膜又被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”(solide, electrolyteinterface,簡稱SEI膜)，SEI膜的形成對電極材料的性能產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。一方面，SEI膜的形成消耗了部分鋰離子，似的首次充放電不可逆容量增力口，降低了電極材料的充放電效率。
[0006]在研究本發(fā)明的過程中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺陷:
[0007]在鋰離子電池多次循環(huán)過程中，負極的SEI膜逐漸增厚，負極阻抗逐漸增加，此時由于負極的嵌鋰電位較低，在大電流充電或者電池外部保護電路失效的情況下，負極的充電對鋰電位會降低到OV以下，在負極電子富集，鋰離子在負極的表面來不及嵌入便與負極表面的電子結(jié)合而在在負極表面析出單質(zhì)鋰，析出的單質(zhì)鋰積累可能在負極表面形成鋰枝晶，該鋰枝晶與隔膜接觸，尖銳的鋰枝晶容易刺穿隔膜，造成電池內(nèi)短路而引發(fā)危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實施例第一目的在于提供一種:鋰離子電池用負極片，應(yīng)用該負極片有利于避免隔膜穿刺，降低鋰離子電池的內(nèi)部短路幾率。
[0009]本發(fā)明實施例第二目的在于提供一種:鋰離子電池用負極片制備方法，應(yīng)用該制備方法得到的負極片有利于避免隔膜穿刺，降低鋰離子電池的內(nèi)部短路幾率。
[0010]本發(fā)明實施例第三目的在于提供一種鋰離子電池，應(yīng)用該技術(shù)方案有利于避免隔膜穿刺，降低鋰離子電池的內(nèi)部短路幾率。
[0011]本發(fā)明實施例提供的一種鋰離子電池用負極片，包括:金屬集流體，在所述金屬集流體的表面涂覆有碳層，在所述石墨層的表面還涂覆有次釩酸鋰層。
[0012]本發(fā)明實施例提供的一種鋰離子電池用負極片的制備方法，包括:
[0013]在金屬集流體表面涂覆碳層，干燥直至所述碳層固化；
[0014]在所述碳層表面涂覆釩酸鋰層。
[0015]本發(fā)明實施例提供的一種鋰離子電池，包括正極片、隔膜、以及上述任一所述的負極片，所述隔膜間隔在各所述正極片與負極片之間。
[0016]由上可見，應(yīng)用本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，由于在本實施例的鋰離子用負極片的碳層的表面還進一步涂覆有LiVO2層，在LiVO2的嵌鋰電位為0.3V，在傳統(tǒng)的負極的碳層表面涂覆該LiVO2層，可以提高負極極片的電位，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使發(fā)生過充或者大電流充電等情況，涂覆有LiVO2層的負極材料層的嵌鋰電位為0.2V(高于0V)，故在負極的表面不會析出鋰單質(zhì)；即使在發(fā)生過充或者大電流充電上，負極上會析出鋰單質(zhì)，則析出的鋰單質(zhì)形成在嵌鋰電位較低的碳層的表面，即在本實施例中即使有鋰單質(zhì)(俗稱鋰枝晶)析出的，則析出的鋰單質(zhì)位于碳素涂層與LiVO2層之間的夾層內(nèi)，而非位于負極的外表面，故在鋰離子電池中應(yīng)用本實施例技術(shù)方案有利于避免鋰枝晶與隔膜的接觸，避免由于鋰枝晶刺穿隔膜而導(dǎo)致鋰離子電池短路的風(fēng)險，有利于提高鋰離子電池的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中:
[0018]圖1為本發(fā)明實施例1提供的一種鋰離子電池用負極片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明實施例2提供的一種鋰離子電池的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來詳細說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實施例以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0021]實施例1:
[0022]參見圖1所示，本實施例提供了一種鋰離子電池用負極片，該負極片主要包括:金屬集流體101、碳層102以及次釩酸鋰(即LiV02)層103。
[0023]其中該碳層102涂覆在金屬集流體101層的表面，LiV02層103涂覆在碳層102的表面，該負極可以為單面極片，也可以為雙面均具有碳層102以及LiV02層103結(jié)構(gòu)的雙面極片。
[0024]其中碳層102可以為軟碳材料層，或者硬碳材料層，或者石墨層。
[0025]該負極片的制片過程可以如下:以羧甲基纖維素鈉為增稠劑、丁苯橡膠為粘結(jié)劑與碳素材料按預(yù)定的比例混合，充分?jǐn)嚢?，溶于水中得到負極漿料，用涂布機將該碳素漿料涂覆在金屬集流體101 (可以但不限于為鋁基箔材)上，其中該碳素材料的涂布厚度可根據(jù)需要在10iim-200iim之間變動，干燥使碳層102固化，然后在碳層102表面進一步涂覆LiV02材料，LiV02材料的涂覆厚度可以根據(jù)需要在10 u m-200 U m之間變動，干燥，輥壓，裁片得到負極片。
[0026]由上可見，由于在本實施例的鋰離子用負極片的碳層102的表面還進一步涂覆有LiV02層103，在LiV02的嵌鋰電位為0.3V，在傳統(tǒng)的負極的碳層102表面涂覆該LiV02層103，可以提高負極極片的電位，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使發(fā)生過充或者大電流充電等情況，涂覆有LiV02層103的負極材料層的嵌鋰電位為0.2V (高于0V)，故在負極的表面不會析出鋰單質(zhì)；即使在發(fā)生過充或者大電流充電上，負極上會析出鋰單質(zhì)，則析出的鋰單質(zhì)形成在嵌鋰電位較低的碳層102的表面，即在本實施例中即使有鋰單質(zhì)(俗稱鋰枝晶)析出的，則析出的鋰單質(zhì)位于碳素涂層與LiV02層103之間的夾層內(nèi)，而非位于負極的外表面，故在鋰離子電池中應(yīng)用本實施例技術(shù)方案有利于避免鋰枝晶與隔膜的接觸，避免由于鋰枝晶刺穿隔膜而導(dǎo)致鋰離子電池短路的風(fēng)險，有利于提高鋰離子電池的安全性。
[0027]實施例2:
[0028]參見圖2所示，本實施例提供了一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括隔膜202、正極片201、負極片203，在任意正極片201與負極片203之間均間隔有隔膜202。
[0029]其中負極片203的結(jié)構(gòu)如圖1以及實施例1所示。負極片203既可以為雙面涂覆結(jié)構(gòu)也可以為單面涂覆結(jié)構(gòu)。
[0030]正極片201為由金屬集流體以及其表面涂覆的正極活性材料組成，其既可以為單面涂覆結(jié)構(gòu)也可以為雙面涂覆結(jié)構(gòu)。正極片201上的正極活性物質(zhì)可以是LiCo02、LiMn204、LiNiCo l_x02、LiNixCoyMn l_x-y02、LixFey (P04) z、LixVy (P04) z 中的一種或一種以上的混合物，正極活性物質(zhì)經(jīng)與粘結(jié)劑、溶劑、導(dǎo)電劑等混合、攪拌得到正極涂料、在金屬集流體(可以但不限于為銅箔片)涂覆正極涂料、干燥、制片等工藝得到正極片201。
[0031]正極片201既可以為雙面涂覆結(jié)構(gòu)也可以為單面涂覆結(jié)構(gòu)。
[0032]將正極片201、隔膜202、負極片203按照上述的結(jié)構(gòu)通過卷繞或疊片的方式堆棧得到裸電芯，然后將裸電芯裝入外殼(鋼殼或者鋁塑膜殼)，注入電解液，經(jīng)老化，化成等工藝即得到高安全性的鋰離子電池。
[0033]由上可見，由于在本實施例的鋰離子用負極片203的碳層的表面還進一步涂覆有LiV02層，在LiV02的嵌鋰電位為0.3V，在傳統(tǒng)的負極的碳層表面涂覆該LiV02層，可以提高負極極片的電位，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)即使發(fā)生過充或者大電流充電等情況，涂覆有LiV02層的負極材料層的嵌鋰電位為0.2V (高于0V)，故在負極的表面不會析出鋰單質(zhì)；即使在發(fā)生過充或者大電流充電上，負極上會析出鋰單質(zhì)，則析出的鋰單質(zhì)形成在嵌鋰電位較低的碳層的表面，即在本實施例中即使有鋰單質(zhì)(俗稱鋰枝晶)析出的，則析出的鋰單質(zhì)位于碳素涂層與LiV02層之間的夾層內(nèi)，而非位于負極的外表面，故在鋰離子電池中應(yīng)用本實施例技術(shù)方案有利于避免鋰枝晶與隔膜202的接觸，避免由于鋰枝晶刺穿隔膜202而導(dǎo)致鋰離子電池短路的風(fēng)險，有利于提高鋰離子電池的安全性。
[0034]以上對本發(fā)明實施例所提供的技術(shù)方案進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發(fā)明實施例的原理；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例，在【具體實施方式】以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池用負極片，其特征是，包括:金屬集流體，在所述金屬集流體的表面涂覆有碳層，在所述石墨層的表面還涂覆有次釩酸鋰層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池用負極片，其特征是， 所述碳層的厚度大于或等于10 u m，小于或等于200 u m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池用負極片，其特征是， 所述次釩酸鋰層的厚度大于或等于10 U m，小于或等于200 u m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池用負極片，其特征是， 所述碳層為硬碳材料層、軟碳材料層或者石墨層。
5.一種鋰離子電池用負極片的制備方法，其特征是，包括: 在金屬集流體表面涂覆碳層，干燥直至所述碳層固化； 在所述碳層表面涂覆釩酸鋰層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所示的一種鋰離子電池用負極片的制備方法，其特征是， 所述碳層的厚度大于或等于10 u m，小于或等于200 u m。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所示的一種鋰離子電池用負極片的制備方法，其特征是， 所述次釩酸鋰層的厚度大于 或等于10 U m，小于或等于200 u m。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所示的一種鋰離子電池用負極片的制備方法，其特征是， 所述碳層為硬碳材料層、軟碳材料層或者石墨層。
9.一種鋰離子電池，其特征是，包括正極片、隔膜、以及權(quán)利要求1至4之任一所述的負極片， 所述隔膜間隔在各所述正極片與負極片之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池，其特征是， 所述正極片上的正極活性材料為:LiCo02、LiMn2O4, LiNiCo1^xO2, LiNixCoyMni_x_y02、LixFey(PO4)z以及LixVy(PO4)z,以上的一種或兩種以上的混合物。
【文檔編號】H01M4/131GK103490042SQ201210202558
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】曾紀(jì)術(shù), 唐道平, 郭永興, 陶芝勇, 曾堅義 申請人:深圳市海盈科技有限公司